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东方电气袁熹:“风氢储+”一体化——碳中和背景下综合智慧能源方案的积极探索

北极星风力发电网  来源:能见APP    2021/10/19 11:32:44  我要投稿  

北极星风力发电网讯:2021年10月17日-20日,2021北京国际风能大会暨展览会(CWP 2021)在北京新国展隆重召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京。

本届大会以“碳中和——风电发展的新机遇”为主题,历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“国际成熟风电市场发展动态及投资机会”“国际新兴风电市场发展动态及投资机会”“风电设备智能运维论坛”“碳达峰碳中和加速能源转型”等不同主题的15个分论坛。能见App全程直播本次大会。

在18日下午召开的碳达峰碳中和—新能源行业在行动分论坛上,东方电气(成都)工程设计咨询有限公司袁熹发表了《“风氢储+”一体化——碳中和背景下综合智慧能源方案的积极探索》的主题发言。

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以下为发言全文:

袁熹:各位同仁大家下午好,我是来自东方电气的袁熹,我今天分享的题目是“风氢储+”一体化——碳中和背景下综合智慧能源方案的积极探索。

此次报告分为以下四个部分。首先第一个部分是前言,碳中和是能源革命战略的延伸和深化,深刻改变能源结构。碳中和的国家目标对于经济活动中大多数单个主体而言,意味着需要实现完全的零碳。“十四五”期间是碳中和的一个起跑阶段,需要为碳中和及能源转型做充分的一个准备。为实现碳中和,减碳减排和增加森林碳汇是重要两个方面。随着工业化发展和现代化进程,未来能源需求量还将持续激增,在保证能源整体增量需求的前提下,大力推动零碳的氢能源发展,是能源结构从传统的利用化石能源为主的碳循环。转变为可再生水电解制氢的氢循环利用,是碳中和总体目标的实现途径。因此新循环作为一个储能介质,为了终极能源,氢气作为储能货币,将参与未来的一个能源的交易和转化,今年7月,李克强总理主持召开了国务院常务会议中明确提出了碳交易市场的上限,我们认为在未来,在构建以氢为循环的载体的能源体系当中,氢可以直接和碳挂钩交易,也就是说氢能是未来的终极能源货币。

第二部分是绿色氢能。氢气是未来的一个重要能源载体,氢能具有以下几个重要体征。第一是储量丰富,氢气是元素周期表中位于第一位的元素,是自然界中含量最多的元素,占大气质量的75%,占大气分子总数的90%。第二是零碳排放,氢能中不含碳原子,所以利用过程不释放温室气体和有害物质,是清洁的能量载体,是实现30·60目标的重要途径。第三是能量密度,氢能是高密度的能量载体,它是高于传统的气柴油传统燃料。

这是氢气的安全性,在目前,人们传统观点中是谈氢色变,氢气是非常危险的化学品,通过火灾特性实验和安全等级的一个综合分析,氢气的安全性是要高于传统的化石燃料的。因为氢气比重比较小,向上跑,在开放的大气中极易扩散,所以微量的氢气泄露,可以在空中很快地稀释成安全混合气。传统化石燃料泄露后因不能马上消散,造成的危险性是非常巨大的,而氢气的扩散系数是汽油的12倍,甲烷的4倍,因此氢气的安全性是非常高的。氢气作为未来的一个终极能源,可应用于很多领域,现在目前最成熟的用于交通利用,作为化石燃料替代品,用于氢能汽车,氢可以用于重工业领域,作为绿色清洁的化工原料,碳普及和封层技术,实现重工业的完全脱碳,还可以涵盖钢铁、水泥、化工等高碳排企业。

第三氢能是重要的一个储能介质。能量密度高,无污染,可以实现传统电网无法实现的大规模跨季节、跨时段、跨领域的储能,必将成为我国风能等可再生能源的一个重要的消纳利器,氢气在碳中和过程中发挥着非常至关重要的作用。氢气有灰氢、蓝氢和绿氢之分,绿氢是指氢气制备过程中的一个零碳排放,因此我们认为绿色氢能是碳中和背景下,未来利用氢能的唯一方式。其路径是通过风能等可再生能源,电解水制氢与氢联姻,通过可再生资源打造零碳排放的综合智能体系,从而达到未来的氢循环。

第三部分是“风氢储+”综合智慧能源的一个概述。“风氢储+”新型综合智慧能是氢能与可再生能源的一个深度融合。通过风能、水电解质氢、氢电互融。氢作为能源循环的介质,可作为电储能,也直接能转为电能、热能、化学能等多种能源形式,并向交通、化工、钢铁等行业渗透,构建能源行业的综合体系。其核心大脑是智慧能源管理系统,打造“风氢储+”新型综合智慧能源体系,应在消费侧充分发挥氢作为燃料、原料的双层属性。在交通、工业、建筑三大领域提高清洁能源消费占比,在供给侧应该开展可再生能源赋予电价制氢,保障可再生能源的消纳,同时借助储氢技术实现跨季节,跨时段的大规模储运。在体制侧以绿氢作为绿色电力证书交易的重要组成部分,打造全面的清洁能源市场化发展机制和源网荷储化一体化的机制。

以下是几种综合能源的利用形式。首先,就是传统的基地型风氢储一体化体系,也是现在最成熟的一个体系。通过风能发电来制氢,氢再反馈电网,削峰填谷,现在已经开始大规模的应用。第二种是基地型的风火氢化储一体化形式,利用部分风能上网,部分制氢,加上火电起到一个兜底的作用,这样还克服了风电不稳定性的劣势。那么,火电产生二氧化碳,可以遇氢反应生成阿尔法烯烃,阿尔法烯烃是重要的化工原料,经济性非常好的,实现零碳排放。但是另一方面,氢气也可以应用于交通领域,实现完全零碳化的一个综合能源体系。

第三种是园区型风氢生+冷热电三联动形式,这种综合智慧能源特别适合于一些中小园区,通过生植物与氢的转换,实现园区冷热电三联动,完全零碳排放。

东方电气是氢能发展的一个先行者,在2010年,东方电气将氢能产业纳入重要规划,并瞄准氢将氢能作为重点培育发展的一个新兴产业,先后出台了多个文件推动战略目标的有效落地。目前,东方电气先后开发了氢燃料电池,膜电极,氢燃料电池电堆,氢燃料电池整套系统,氢燃料电池客车、公交车、环卫车以及上游的储氢罐,还有制氢系统和加氢站的研制。

构建以氢为循环的综合智慧能源体系是一个庞大而又系统的工程。首先要构建一个以资源禀赋,负荷需求,投资成本,环境影响等控制组成的多目标函数,与综合智慧能源管理系统为大脑通过对不同能源属性的充分感知,建立理论科学的优化算法和分析经验以及建模能力,从而实现了综合智慧能源的配制与搭建。

以下展示的就是以氢为循环的综合智慧体系的核心产品,包括前端的智能风机还有参氢燃烧的燃气燃机,智能风机,储氢系统,加氢系统,氢燃料电池,氢能公交,综合能源智慧管理系统。东方电气目前覆盖了综合智慧能源的全产业链的一个核心产品还有应用端。

东方电气所打造的综合智慧能源管理系统,主要是根据氢能的需求,负荷特性以及风资源等条件,确定系统的一个选型结构,建立数学模型,以系统的投资成本最小等效氢价最低等目标函数,优化系统容量配制。根据实际工程测算,能效利用率大于75%。

第四部分是“风氢储+”一体化解决方案。目前,新能源规模不断扩大,年发行量小时数不断降低,电力领域急需突破电力的零和圈,我们认为其路径就是以氢能为载体向其他行业,比如交通、化工和钢铁等行业渗透。通过新能源发电车的近零排放,智取绿氢可利用与氢能汽车和化工,如盐酸,合成氨制备和钢铁行业。因此,绿色氢能是碳中和的一个最优路径。

一体化解决方案的总原则将源网荷储的各环节打通,形成一个内部生态链,同时从技术运营主体等多个层次综合考虑。因为氢能是突破了传统电力行业的范畴,目前的产业化运用主要集中在交通领域的应用,因此与氢能相关的能源整体规划应将氢能的生产、运输运用于电力网的源网荷储相统一,包括电力、电力、用氢量的品类、数配网络与制氢站的纳入考虑,加氢站与城市公交,物流车相互的一个协调。

其次是工艺系统的确定。风电场规划,制氢站、加氢站容量、工艺参数的系统选择,所处的位置和服务对象相匹配,满足系统的整体要求。现在的制氢系统一般工艺路线就是电解到一级压缩再到存储,二级压缩到存储再到加注,最后是设备的选型及系统配制,制氢、储氢、冷却压缩加氢等系统的配制应与设备制造技术水平相匹配,并针对高压氢气特有的属性选择合适的一个存储和管线材质,同时还应设置良好的降温、防泄露和安全联动等措施。

在“双碳”目标的背景下,东方电气秉持绿色电力驱动未来的信仰,在风、光、水、火、气、氢六电并举,通过多年的技术沉淀,可以提供绿色零碳排放的综合智慧能源整体解决方案和整套设备,为用户创造更高的价值。

今天的分享就到此结束,谢谢大家。

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)

原标题:东方电气袁熹:减碳减排和增加森林碳汇是实现碳中和的两个方面

投稿联系:陈女士  13693626116  邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#换成@)

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